Les conditions d’habitabilité des planètes

Résumé du document

D'où venons-nous ? Sommes-nous seuls dans l'Univers ? Voici deux questions qui obsèdent les consciences depuis des temps immémoriaux. La première a abouti à la naissance des différentes religions et mythologies qui peuplent l'imaginaire humain. La seconde, à la quête de la vie au-delà des frontières terrestres. Mais nous aurions tort de croire que l'idée d'une vie au-delà de la Terre est récente. Elle apparaît dès l'Antiquité, comme en atteste Lucrèce dans son ouvrage De Natura Rerum, au premier siècle avant JC : « Si la même force, la même nature subsistent pour pouvoir rassembler en tous lieux ces éléments dans le même ordre qu'ils ont été rassemblés sur notre monde, […] il y a dans d'autres régions de l'espace d'autres terres que la nôtre et des races d'hommes différentes et d'autres espèces sauvages ».

Aujourd'hui, nos connaissances relatives à l'origine de la vie ont grandement évoluées, même si elles restent incomplètes. Des domaines entiers des sciences sont consacrés à l'étude de la vie. C'est une bonne chose, car ces connaissances nous permettent de lutter contre les différentes formes d'obscurantisme, religieux ou pseudo-scientifique, tel le créationnisme. Ainsi la quête de vie extraterrestre n'est plus l'apanage des philosophes, ou des écrivains de science-fiction. Une nouvelle science, l'exobiologie, a vu le jour. Entièrement dédiée à l'étude de la vie extraterrestre, elle a pour objectif la quête de vie dans l'Univers. Mais attention, contrairement à Lucrèce, les scientifiques ne recherchent pas des formes de vie extrêmement complexes et évoluées. Le terme vie se réfère à des organismes vivants les plus « simples » possibles, pour autant qu'on puisse dire qu'un organisme vivant est simple ! Ainsi, en se basant sur notre connaissance de l'origine de la vie sur Terre et des conditions nécessaires au développement et au maintien de celle-ci, les exobiologistes ont bâti un modèle visant à déterminer les systèmes et planètes pouvant accueillir la vie. Ce modèle regroupe un certain nombre de conditions, appelées conditions d'habitabilité des planètes. Celles-ci sont extrapolées des conditions terrestres connues. Elles sont relatives non seulement à la chimie de la vie, mais aussi à la composition et la position des planètes, étoiles et systèmes planétaires dans l'Univers. De manière succincte, on pourrait ainsi dire que, d'après nos connaissances, l'apparition de la vie nécessite la présence d'eau liquide, de matière dont du carbone et d'une source d'énergie, le tout dans une configuration adéquate, d'où des conditions sur étoiles et planètes.

Ce sont ces conditions d'habitabilité des planètes qui feront l'objet de ce rapport. Dans un premier temps, nous détaillerons les conditions de vie sur Terre, à l'origine du modèle. Puis, nous décrirons les conditions d'habitabilité qui ont en été déduites. Enfin, nous montrerons que ce modèle présente certaines limites, du fait de nos lacunes dans la compréhension de la formation de la vie.

Extraits

[...] D'où l'exclusion déjà abordée des étoiles à luminosité variables et des géantes. Une autre condition est l'absence de corps à forte masse, comme par exemple une planète géante gazeuse, à l'intérieur de la zone habitable ou à faible distance de celle-ci. La présence d'une telle planète pourrait en effet empêcher la formation de planètes telluriques pouvant accueillir la vie. Si Jupiter était apparue dans la région qui est actuellement entre l'orbite de Vénus et de la Terre, ces dernières ne se seraient probablement jamais formées. [...]

[...] Tout d'abord, il convient de poser une définition pour la notion de vie ou d'être vivant. Cette seule notion est encore en débat, nous nous contenterons donc d'une définition largement admise sans en discuter les détails. Notre vision d'un être vivant se limitera à un être autonome possédant une limite avec l'environnement (notion d'intérieur et d'extérieur), pouvant se nourrir seul, doué d'un système de respiration ou de fermentation, pouvant se reproduire (ou se diviser) et enfin subissant des évolutions (mutation ou sélection naturelle). [...]

[...] Cependant, l'existence d'ammoniac liquide n'est possible que pour de basses températures, entre et -33°C. La vitesse des réactions chimiques y est donc beaucoup plus lente que dans l'eau, ce qui pourrait constituer un obstacle à la formation d'organismes vivants. Un autre problème : l'ammoniac est décomposé par le rayonnement ultraviolet en azote et en hydrogène, contrairement à l'eau dont la dissociation produit de l'oxygène puis de l'ozone qui bloque le rayonnement ultraviolet. Dans le cas de l'ammoniac, aucun élément formé ne peut faire écran à ce rayonnement, qui détruirait alors les composés carbonés à l'origine de la vie. [...]

[...] Elle se décompose en plusieurs couches internes, elles-mêmes décomposables : la croûte terrestre, le manteau (supérieur et inférieur) et le noyau (interne solide et externe liquide). De par cette structure interne, la surface de la Terre subit le mouvement des plaques tectoniques ce qui a eu des conséquences au niveau de la prolifération des unités vivantes. La masse de la Terre est estimée à 5,98×1024 kg. Notre planète est essentiellement constituée de fer d'oxygène de silicium de magnésium de soufre de nickel de calcium et d'aluminium le restant consistant en de légères traces d'autres éléments. [...]

[...] La proportion de métaux dans l'étoile correspond à la quantité d'éléments lourds présents dans le disque protoplanétaire à partir duquel les planètes se sont formées. Une planète s'étant formée autour d'une étoile riche en métaux aura une masse plus importante, ce qui est une condition favorable à l'apparition de la vie, comme nous le verrons plus tard. b. Faible variation de la luminosité Pour que la vie puisse se développer sur une planète, il faut maintenir des températures relativement constantes, les organismes vivants supportant assez mal les variations importantes de températures. [...]